[发明专利]一种基于PID控制的无人驾驶车辆制动系统及方法

说明书

本发明涉及车辆智能驾驶技术领域，特别涉及一种对无人驾驶车辆制动进行控制的系统及方法。一种基于PID控制的无人驾驶车辆制动系统包括：PID控制器、伺服电机、电动推杆、测速器以及惯性测量传感器；PID控制器包括：输入单元、运算单元、制动动作控制单元。制动方法为：输入单元获取车辆当前时刻的实际速度、期望速度以及行驶道路的坡度；运算单元根据车辆当前时刻的实际速度、期望速度计算得到车速误差值，根据车速误差值以及行驶道路的坡度计算得到需要的制动力；运算单元将需要的制动力发送至制动动作控制单元，后者根据所需要的制动力做出制动动作决策；伺服电机、车辆牵引电机执行制动动作决策；本发明能够取得良好的车速控制和制动效果。

技术领域

本发明涉及车辆智能驾驶技术领域，特别涉及一种对无人驾驶车辆制动进行控制的系统及方法。

背景技术

无人驾驶车辆是智能汽车的一种，也称为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统和传感器为主的智能驾驶系统来实现无人驾驶的目标。电动汽车(BEV)以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，构造更加适合自动驾驶技术，其前景被广泛看好。

无人驾驶车辆上路测试时，需对其速度进行控制，速度控制系统是无人驾驶智能车的最基本的控制系统之一，是实现无人驾驶智能车稳定、安全行驶最重要的部分。PID控制器是最早发展起来的应用经典控制理论的控制策略之一，作为实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器由于算法简单、鲁棒性好和可靠性高，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，它的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于PID控制的无人驾驶车辆制动系统及方法。

本发明的一个技术方案是：一种基于PID控制的无人驾驶车辆制动系统，制动系统包括：PID控制器、伺服电机、电动推杆、测速器以及惯性测量传感器；

PID控制器包括：输入单元、运算单元以及制动动作控制单元；输入单元与运算单元连接，运算单元与制动动作控制单元连接；制动动作控制单元与伺服电机以及车辆牵引电机连接。

测速器与输入单元连接，用于测量得到车辆实际速度；

惯性测量传感器与输入单元连接，用于测量车辆行驶道路的坡度；

伺服电机与电动推杆连接，电动推杆的伸缩端用于向车辆刹车盘提供制动力。

本发明的另一个技术方案是：一种基于PID控制的无人驾驶车辆制动方法，它基于如上所述的车辆制动系统，并包括以下步骤：

A.PID控制器的输入单元获取车辆当前时刻的实际速度、期望速度以及行驶道路的坡度，并将其发送至运算单元；

B.运算单元根据车辆当前时刻的实际速度、期望速度计算得到车速误差值，并根据车速误差值以及行驶道路的坡度计算得到需要的制动力；

C.运算单元将需要的制动力发送至制动动作控制单元，制动动作控制单元根据所需要的制动力做出制动动作决策；

D.伺服电机、车辆牵引电机执行制动动作决策；

E.重复步骤A-D。

进一步的，上述步骤B中，计算所需要的制动力Br(k)的方法为：